JP2019002401A - ターボ機械のブレードの冷却構造および関連する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[実施態様1]
ターボ機械(10)用のブレード(100)であって、
根元部(118)と先端部との間で半径方向に延在する翼形部(114)であって、前縁(126)から後縁(128)まで延在する正圧側表面(122)と、前記正圧側表面(122)の反対側で前記前縁(126)から前記後縁(128)まで延在する負圧側表面(124)と、を含む翼形部(114)と、
前記翼形部(114)の前記先端部に結合された先端シュラウド(116)と、を含み、前記先端シュラウド(116)は、
前記翼形部(114)にほぼ垂直に延在する外面(134)と、前記翼形部(114)の前記前縁(126)に近接して前記ターボ機械(10)の高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前面(136)と、前記翼形部(114)の前記後縁(128)に近接した後面(138)と、前記翼形部(114)の前記正圧側表面(122)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第1の側面(140)と、前記翼形部(114)の前記負圧側表面(124)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第2の側面(142)と、を含むプラットフォーム(132)と、
前記プラットフォーム(132)の前記前面(136)に近接して前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)から半径方向外側に延在する前方レール(150)であって、前記ターボ機械(10)の前記高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前方レール(150)と、
前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の中央部分に画定された冷却キャビティ(158)と、
前記冷却キャビティ(158)と前記前方レール(150)に形成された排出スロット(162)との間に延在する冷却チャネル(160)と、を含み、前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)の半径方向外側に配置される、
ブレード(100)。
[実施態様2]
前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記ターボ機械(10)の前記高温ガス経路(32)に対して斜めに導くように構成される、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様3]
前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記ターボ機械(10)の前記高温ガス経路(32)に対して垂直に導くように構成される、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様4]
前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した直線部分を含み、前記直線部分は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の弧状部分との間で前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)に平行に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記弧状部分は、前記冷却チャネル(160)の前記直線部分と前記排出スロット(162)との間に延在する、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様5]
前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した第1の部分(164)を含み、前記第1の部分(164)は、冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の前記第1の部分(164)に対して傾斜した前記冷却チャネル(160)の第2の部分(166)との間で前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)に平行に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記第2の部分(166)は、前記冷却チャネル(160)の前記第1の部分(164)と前記排出スロット(162)との間に延在する、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様6]
前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した角柱部分を含み、前記角柱部分は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の非角柱部分との間に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記非角柱部分は、前記冷却チャネル(160)の前記角柱部分と前記排出スロット(162)との間に延在する、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様7]
前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した第1の部分(164)を含み、前記第1の部分(164)は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の第2の部分(166)との間に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記第2の部分(166)は、内部に画定されたタービュレータを有する、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様8]
前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記前方レール(150)の前面(152)に形成されている、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様9]
前記先端シュラウド(116)の前記前方レール(150)に形成された軸方向リップ(144)をさらに含み、前記排出スロット(162)は、前記軸方向リップ(144)の外面(146)に形成されている、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様10]
前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記前方レール(150)の外面(154)に形成されている、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様11]
前記排出スロット(162)は、軸方向に向けられている、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様12]
前記排出スロット(162)は、半径方向に向けられている、実施態様1に記載のブレード(100)。
[実施態様13]
ガスタービン(18)であって、
圧縮機(14)と、
前記圧縮機(14)の下流に配置された燃焼器(16)と、
前記燃焼器(16)の下流に配置されたタービン(18)であって、前記タービン(18)を軸方向に貫通して延在するロータシャフト(24)と、前記ロータシャフト(24)を円周方向に囲み、前記ロータシャフト(24)との間に高温ガス経路(32)を画定する外側ケーシング(30)と、前記ロータシャフト(24)に相互接続され、ロータブレード(100)の段を画定する複数のロータブレード(100)と、を含むタービン(18)と、を含み、各ロータブレード(100)は、
根元部(118)と先端部との間で半径方向に延在する翼形部(114)であって、前縁(126)から後縁(128)まで延在する正圧側表面(122)と、前記正圧側表面(122)の反対側で前記前縁(126)から前記後縁(128)まで延在する負圧側表面(124)と、を含む翼形部(114)と、
前記翼形部(114)の前記先端部に結合された先端シュラウド(116)と、を含み、前記先端シュラウド(116)は、
前記翼形部(114)にほぼ垂直に延在する外面(134)と、前記翼形部(114)の前記前縁(126)に近接して前記高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前面(136)と、前記翼形部(114)の前記後縁(128)に近接した後面(138)と、前記正圧側表面(122)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第1の側面(140)と、前記負圧側表面(124)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第2の側面(142)と、を含むプラットフォーム(132)と、
前記プラットフォーム(132)の前記前面(136)に近接して前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)から半径方向外側に延在する前方レール(150)であって、前記高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前方レール(150)と、
前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の中央部分に画定された冷却キャビティ(158)と、
前記冷却キャビティ(158)と前記前方レール(150)に形成された排出スロット(162)との間に延在する冷却チャネル(160)と、を含み、前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)の半径方向外側に配置される、
ガスタービン(18)。
[実施態様14]
前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記高温ガス経路(32)に対して斜めに導くように構成される、実施態様13に記載のガスタービン(18)。
[実施態様15]
前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記高温ガス経路(32)に対して垂直に導くように構成される、実施態様13に記載のガスタービン(18)。
[実施態様16]
前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した直線部分を含み、前記直線部分は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の弧状部分との間で前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)に平行に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記弧状部分は、前記冷却チャネル(160)の前記直線部分と前記排出スロット(162)との間に延在する、実施態様13に記載のガスタービン(18)。
[実施態様17]
前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した第1の部分(164)を含み、前記第1の部分(164)は、冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の前記第1の部分(164)に対して傾斜した前記冷却チャネル(160)の第2の部分(166)との間で前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)に平行に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記第2の部分(166)は、前記冷却チャネル(160)の前記第1の部分(164)と前記排出スロット(162)との間に延在する、実施態様13に記載のガスタービン(18)。
[実施態様18]
前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した角柱部分を含み、前記角柱部分は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の非角柱部分との間に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記非角柱部分は、前記冷却チャネル(160)の前記角柱部分と前記排出スロット(162)との間に延在する、実施態様13に記載のガスタービン(18)。
[実施態様19]
前記先端シュラウド(116)の前記前方レール(150)内に形成された軸方向リップ(144)をさらに含み、前記排出スロット(162)は、前記軸方向リップ(144)の外面(146)に形成されている、実施態様13に記載のガスタービン(18)。
12 吸気部
14 圧縮機部
16 燃焼部
18 タービン部
20 排気部
22 シャフト
24 ロータシャフト
26 ロータディスク
28 ロータブレード
30 外側ケーシング
32 高温ガス経路
34 燃焼ガス、高温ガス
36 冷却流
100 ロータブレード
102 軸方向中心線
104 ダブテール
106 シャンク部分
108 プラットフォーム
110 半径方向外面
112 吸気ポート
114 翼形部
116 先端シュラウド
118 根元部
120 翼形部翼幅
122 正圧側表面
124 負圧側表面
126 前縁
128 後縁
130 冷却通路
132 プラットフォーム
134 外面
136 前面
138 後面
140 第1の側面
142 第2の側面
144 軸方向リップ
146 外面
150 前方シールレール
152 前面
154 外面
156 後方シールレール
158 冷却キャビティ
160 冷却チャネル
161 既存の排出スロット
162 排出スロット
163 ボア
164 第1の部分
166 第2の部分
168 第3の部分
170 突起
Claims (15)
- ターボ機械(10)用のブレード(100)であって、
根元部(118)と先端部との間で半径方向に延在する翼形部(114)であって、前縁(126)から後縁(128)まで延在する正圧側表面(122)と、前記正圧側表面(122)の反対側で前記前縁(126)から前記後縁(128)まで延在する負圧側表面(124)と、を含む翼形部(114)と、
前記翼形部(114)の前記先端部に結合された先端シュラウド(116)と、を含み、前記先端シュラウド(116)は、
前記翼形部(114)にほぼ垂直に延在する外面(134)と、前記翼形部(114)の前記前縁(126)に近接して前記ターボ機械(10)の高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前面(136)と、前記翼形部(114)の前記後縁(128)に近接した後面(138)と、前記翼形部(114)の前記正圧側表面(122)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第1の側面(140)と、前記翼形部(114)の前記負圧側表面(124)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第2の側面(142)と、を含むプラットフォーム(132)と、
前記プラットフォーム(132)の前記前面(136)に近接して前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)から半径方向外側に延在する前方レール(150)であって、前記ターボ機械(10)の前記高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前方レール(150)と、
前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の中央部分に画定された冷却キャビティ(158)と、
前記冷却キャビティ(158)と前記前方レール(150)に形成された排出スロット(162)との間に延在する冷却チャネル(160)と、を含み、前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)の半径方向外側に配置される、
ブレード(100)。 - 前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記ターボ機械(10)の前記高温ガス経路(32)に対して斜めに導くように構成される、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記ターボ機械(10)の前記高温ガス経路(32)に対して垂直に導くように構成される、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した直線部分を含み、前記直線部分は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の弧状部分との間で前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)に平行に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記弧状部分は、前記冷却チャネル(160)の前記直線部分と前記排出スロット(162)との間に延在する、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した第1の部分(164)を含み、前記第1の部分(164)は、冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の前記第1の部分(164)に対して傾斜した前記冷却チャネル(160)の第2の部分(166)との間で前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)に平行に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記第2の部分(166)は、前記冷却チャネル(160)の前記第1の部分(164)と前記排出スロット(162)との間に延在する、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した角柱部分を含み、前記角柱部分は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の非角柱部分との間に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記非角柱部分は、前記冷却チャネル(160)の前記角柱部分と前記排出スロット(162)との間に延在する、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記冷却チャネル(160)は、前記冷却キャビティ(158)に近接した第1の部分(164)を含み、前記第1の部分(164)は、前記冷却キャビティ(158)と前記冷却チャネル(160)の第2の部分(166)との間に延在し、前記冷却チャネル(160)の前記第2の部分(166)は、内部に画定されたタービュレータを有する、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記前方レール(150)の前面(152)に形成されている、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記先端シュラウド(116)の前記前方レール(150)に形成された軸方向リップ(144)をさらに含み、前記排出スロット(162)は、前記軸方向リップ(144)の外面(146)に形成されている、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記前方レール(150)の外面(154)に形成されている、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記排出スロット(162)は、軸方向に向けられている、請求項1に記載のブレード(100)。
- 前記排出スロット(162)は、半径方向に向けられている、請求項1に記載のブレード(100)。
- ガスタービン(18)であって、
圧縮機(14)と、
前記圧縮機(14)の下流に配置された燃焼器(16)と、
前記燃焼器(16)の下流に配置されたタービン(18)であって、前記タービン(18)を軸方向に貫通して延在するロータシャフト(24)と、前記ロータシャフト(24)を円周方向に囲み、前記ロータシャフト(24)との間に高温ガス経路(32)を画定する外側ケーシング(30)と、前記ロータシャフト(24)に相互接続され、ロータブレード(100)の段を画定する複数のロータブレード(100)と、を含むタービン(18)と、を含み、各ロータブレード(100)は、
根元部(118)と先端部との間で半径方向に延在する翼形部(114)であって、前縁(126)から後縁(128)まで延在する正圧側表面(122)と、前記正圧側表面(122)の反対側で前記前縁(126)から前記後縁(128)まで延在する負圧側表面(124)と、を含む翼形部(114)と、
前記翼形部(114)の前記先端部に結合された先端シュラウド(116)と、を含み、前記先端シュラウド(116)は、
前記翼形部(114)にほぼ垂直に延在する外面(134)と、前記翼形部(114)の前記前縁(126)に近接して前記高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前面(136)と、前記翼形部(114)の前記後縁(128)に近接した後面(138)と、前記正圧側表面(122)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第1の側面(140)と、前記負圧側表面(124)に近接して前記前面(136)と前記後面(138)との間に延在する第2の側面(142)と、を含むプラットフォーム(132)と、
前記プラットフォーム(132)の前記前面(136)に近接して前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)から半径方向外側に延在する前方レール(150)であって、前記高温ガス経路(32)にほぼ垂直に向けられた前方レール(150)と、
前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の中央部分に画定された冷却キャビティ(158)と、
前記冷却キャビティ(158)と前記前方レール(150)に形成された排出スロット(162)との間に延在する冷却チャネル(160)と、を含み、前記排出スロット(162)は、前記先端シュラウド(116)の前記プラットフォーム(132)の前記外面(134)の半径方向外側に配置される、
ガスタービン(18)。 - 前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記高温ガス経路(32)に対して斜めに導くように構成される、請求項13に記載のガスタービン(18)。
- 前記排出スロット(162)は、冷却流を半径方向外側に、かつ前記高温ガス経路(32)に対して垂直に導くように構成される、請求項13に記載のガスタービン(18)。
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